Le modèle atomique de Niels Bohr était tout à fait révolutionnaire lorsqu'il a été présenté en 1913. Bien qu'il soit encore enseigné dans les écoles, il est devenu obsolète il y a des décennies. Cependant, son créateur a également développé une théorie quantique beaucoup plus large et moins connue, dont les principes ont changé avec le temps. Des chercheurs de l'Université de Barcelone ont maintenant analysé l'évolution de la pensée du physicien danois – un véritable exemple de la façon dont les théories scientifiques sont façonnées.

La plupart des écoles enseignent encore le modèle atomique, dans lequel les électrons gravitent autour du noyau comme les planètes le font autour du soleil. Le modèle était basé sur le premier modèle de Rutherford, les principes de la mécanique classique et les idées émergentes sur la « quantification » (équations pour appliquer les hypothèses quantiques initiales aux systèmes physiques classiques) avancées par Max Planck et Albert Einstein.

Comme Blai Pié i Valls, un physicien à l'Université de Barcelone, explique au SINC :« Bohr a publié son modèle en 1913 et, même si c'était révolutionnaire, c'était une proposition qui n'expliquait pas grand-chose à des résultats expérimentaux très variés, ainsi, entre 1918 et 1923, il a établi une gamme beaucoup plus large, théorie bien informée qui incorporait son modèle précédent."

la théorie de Bohr, appelée théorie quantique, a proposé que les électrons encerclent le noyau suivant les lois classiques mais sous réserve de limitations, comme les orbites qu'ils peuvent occuper et l'énergie qu'ils perdent sous forme de rayonnement lorsqu'ils sautent d'une orbite à une autre. Mais il tentait aussi d'expliquer de manière unifiée tous les phénomènes quantiques observés jusqu'à présent.

« Cette théorie reposait sur deux piliers fondamentaux :le principe adiabatique, une méthode pour trouver des états quantiques possibles dans l'atome ; et le principe de correspondance, qui relie l'électrodynamique classique à la nouvelle théorie quantique forgée à cette époque, " explique Pié i Valls qui, avec le professeur Enric Pérez, a publié ces analyses historiques sur le sujet dans la revue 'Annalen der Physik'.

Les auteurs ont étudié l'utilisation que Bohr a donnée à l'hypothèse adiabatique à partir du moment où le physicien autrichien Paul Ehrenfest l'a énoncée en 1911 jusqu'à ce que son collègue danois l'ait élevée à un « principe » et l'ait développée pour en tirer le meilleur parti. Ils ont également détecté l'influence mutuelle entre Bohr et le physicien allemand Arnold Sommerfeld, qui a avancé sa propre formulation de la « quantification » et a eu une influence significative sur le développement de l'ancienne théorie quantique, la toile de fond sur laquelle s'inscrivent toutes les études antérieures à la naissance de la mécanique quantique en 1925.

"L'un des changements les plus significatifs que nous ayons trouvé est le renversement de l'importance des deux principes fondamentaux, " note Pié i Valls. " En 1918, le rôle central joué par le principe adiabatique a presque entièrement éclipsé le principe de correspondance dans la théorie de Bohr, et il ne faut pas l'oublier, mais au fil des années, il s'est estompé dans l'arrière-plan, tandis que la théorie de la correspondance gagnait en importance et incorporait de nouvelles, applications utiles du calcul. Avec l'avènement de la mécanique quantique, le principe de correspondance a conservé son rôle central, qu'il a à ce jour."

Les auteurs déplorent le fait que la théorie quantique de Bohr soit beaucoup moins connue que son modèle atomique, "obsolète depuis 1925, mais qui s'explique encore aujourd'hui dans les écoles en raison de sa valeur éducative considérable et par pur pragmatisme - il est impossible d'enseigner une théorie aussi complexe que la mécanique quantique à certains niveaux.

Cette situation, cependant, a conduit le public à penser à tort que le modèle de Bohr est toujours valable, quand la vision moderne de l'atome est, En réalité, régi par les lois probabilistes de la mécanique quantique, ce qui oblige à imaginer l'électron comme un "nuage de probabilité" délocalisé autour du noyau de l'atome.